CN101890882B - 用于胎面的装置 - Google Patents

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Abstract

轮胎包括具有胎面表面(11)的胎面，并且包括大体沿周向方向定向且深度为H的多个凹槽(2)，这些凹槽(2)限定了多个橡胶元件(3，30)，至少一个橡胶元件包括多个空腔(6)，每个空腔(6)的体积为Vc、呈大体细长形，总长度为Lc，每个空腔设计成与大体沿周向方向定向的单个凹槽(2)相通，每个空腔(6)沿其长度Lc一直由切口(80)延伸，切口(80)沿径向向外延伸以出现在胎面表面(11)，所述轮胎的特征在于，切口(80)包括从空腔开始、与垂直于胎面表面的线形成至少10°的角度A、且经过切口与空腔(6)的交点的切口部分(81)。

Description

用于胎面的装置
本申请是2009年1月8日提交的名称为“用于胎面的装置”的中国发明专利申请200980101887.0的分案申请。
技术领域
本发明涉及轮胎，特别是具有能显著降低滚动噪音的装置的轮胎的胎面。
背景技术
乘用车的轮胎大体具有胎体加强结构，当今在大多数情况下，该加强结构是径向的，在该结构中，胎体加强结构的加强元件排列成与周向方向成大于或等于80°的角度(这等于说加强元件要么包含在子午面(即包含旋转轴线的平面)内，要么与该子午面形成不超过20°的倾角。
这些轮胎大体具有胎冠加强结构，包括多个嵌入弹性体基材内的加强元件。该胎冠加强结构径向向外地被橡胶胎面覆盖，该胎面具有被称为胎面表面的表面，它被设计成当轮胎滚动时与道路接触。
为了确保必要的安全水平，尤其是在雨天，按惯例是为胎面提供多个大体沿周向方向(即纵向)定向的凹槽以及大体沿横向(平行于旋转轴线或与之成小角度)定向的凹槽。
具有纵向凹槽有一个问题，即空气沿这些凹槽运动会产生振动，尤其是当它们接触道路时。这些振动是共鸣的来源，它产生滚动噪音。
专利申请公布JP-01-191734研究了这一现象，提出通过在重型车辆的轮胎的胎面的厚度范围内形成通过截面较小的通道与纵向凹槽相连的球形空腔，来降低因空气在这些凹槽内振动而产生的噪音。用这种方法可以制造一种按亥姆霍兹共振腔的原理工作的共振腔：因为这种空腔的体积能精确确定，因此它能实现这一功能，并能减轻当凹槽经过道路接触区域时，空气沿凹槽运动的某些振动频率的影响，对于选择的每个频率，这些空腔的体积必须合适：可以应用于重型车辆的轮胎，因为胎面元件大体比乘用车轮胎的胎面元件厚。
对于乘用车，由于胎面较薄(即小于10毫米)，因此有必要让这些共振腔尽可能远离胎面的胎面表面，尤其是让其深度大于凹槽的深度，或者至少位于所述凹槽的深度减去法定的必要数量(由磨耗指示器、即位于凹槽底的橡胶块指示，它的径向向外表面表示胎面磨损极限，为了保持满意的安全水平，不应超过胎面磨损极限)。对于重型车辆的轮胎，如在JP-01-191734中所述的那样，尽管看起来似乎可以用模制半球形空腔的模制元件来进行轮胎的模制和脱模，并且这些空腔与凹槽相通，但对于乘用车轮胎，这变得困难，因为这些空腔的长度长(必要的体积需要有必要的长度)。
JP-01-191734的另一个问题在于当轮胎滚动时，大体积的球形空腔可以影响包含于其中的橡胶元件相对地面被压缩的方式，尤其是接触压力的分布。此外，JP-01-191734的空腔的寿命不够长，因为在胎面局部磨损之后，它们会暴露在胎面表面上，在这一点处，体积不能再保持，并且共振腔的功能被削弱。
因此人们一直在试图发明一种轮胎胎面中的空腔的新排列方式，它不仅不受胎面磨损的实质影响，相反它还容易模制和脱模，同时确保能精确控制每个空腔的体积，以便能完全充当固定频率的共振腔。“不受实质影响”在这里是指直到胎面磨损达到所述胎面厚度的2/3，空腔的体积不变。
发明内容
为此，本发明提供了一种轮胎，所述轮胎包括胎冠部分，所述胎冠部分在每一侧由侧壁轴向延长，所述胎冠部分包括由嵌入橡胶材料中的多个加强元件构成的加强结构，所述加强结构被胎面径向覆盖，所述胎面具有形成胎面表面的径向向外表面，所述胎面表面设计成当轮胎滚动时与道路接触。所述胎面包括大体沿周向方向定向且深度为H的多个凹槽，这些凹槽限定了沿周向方向布置的多个橡胶元件。胎面的至少一个橡胶元件包括多个空腔，体积为Vc的每个空腔呈大体细长形、并且总长度为Lc，每个空腔被设计成与大体沿周向方向定向的单个凹槽相通，每个空腔沿其长度Lc一直由切口延伸，所述切口沿径向向外延伸以显现在胎面表面。
该轮胎的特征在于，所述切口包括从所述空腔开始、与垂直于所述胎面表面的线形成至少10°的角度A、并且经过所述切口与所述空腔的交点的切口部分，使得当所述空腔经过道路接触区域时所述切口至少在空腔附近封闭，以便保持所述空腔的总体积Vc。这是因为对每个空腔来说，最重要的是保持恒定或者至少近似恒定的体积，以便实际获得共振腔，该共振腔会削弱以给定频率或给定的频率范围产生的声音。
在本发明的一个有利的实施方式中，总长度为Lc的每个空腔相当于亥姆霍兹共振腔，并且由总长度为L、平均横截面为S、呈大体细长形的第一部分和与第一部分相连的第二部分形成，第二部分形成长度为1、截面积s小于第一部分的平均截面积S的通道，并且被设计成与大体沿周向方向定向的凹槽相通。每个空腔沿其长度Lc被沿径向向外延伸的切口一直延长以显现在胎面表面。
在本发明的另一个实施方式中，每个空腔都是四分之一波长型共振腔。该实施方式易于生产，因为它只需要单个空腔的体积V和与共振腔长度相等的空腔长度Lc，该长度等于希望它起作用以便削弱噪音影响的波长的四分之一。还可以提供具有不同的长度Lc且与共用的凹槽相通的多个空腔，以便削弱与所述凹槽中产生的声音共振的给定的多重频率有关的噪音污染。
根据本发明的轮胎的特征优选在于，胎面具有位于至少一个凹槽的底部的至少一个磨耗指示器，该磨耗指示器从凹槽的底部测量的高度为h，并且每个空腔包括上部母线，上部母线与胎面表面的距离大于或等于凹槽深度减去磨耗指示器的高度h。
在下面参照附图所给的说明书中可以发现本发明的其他特征和优点，这些附图借助非限定性的实施例显示了本发明的主题的各实施方式。
附图说明
图1显示了根据本发明的胎面的第一变体的胎面表面的局部正视图；
图2-1显示了通过图1所示的胎面上的I-I的局部截面；
图2-2显示了通过图1所示的胎面上的II-II的局部截面；
图3-1显示了根据本发明的亥姆霍兹共振腔型空腔的一个变体的横截面；
图3-2显示了在与道路的接触压力的作用下图3-1所示的变体的横截面；
图4显示了根据本发明的胎面的另一个变体；
图5显示了根据本发明的胎面的另一个变体，其中空腔是四分之一波长共振腔；
图6显示了通过图5所示的胎面上的VI-VI的横截面。
具体实施方式
图1的局部正视图所示的胎面1包括四道周向(即纵向)定向的主凹槽2，这些凹槽2具有近乎相同的平均深度H。
这些周向方向定向的凹槽限定了三个肋条3以及边缘部分30。胎面的这些边缘部分具有倾斜的横向凹槽4，横向凹槽4与周向方向凹槽一起限定出多个区块5。图1中可见的肋条的外表面31以及区块的外表面51形成胎面表面11，胎面表面被设计成当具有这种胎面的轮胎滚动时与道路接触。
胎面还包括多个模制在周向方向凹槽2的底部21上的橡胶块22：这些橡胶块是用于表明胎面最大磨损程度的通用装置，超过它时，轮胎就必须更换。这些橡胶块22之一在图2-2中显示出了截面：从深度为H的凹槽2的底部测量，该橡胶块的高度为h。
图1中可见多个在胎面模制期间形成的空腔6。这些空腔6呈细长形，并且全部在胎面内。用虚线表示的每个空腔6形成总长度为Lc的亥姆霍兹共振腔，并且由总长度为L、体积为V的第一空腔部分60和平均横截面为s、长度为1的第二空腔部分70形成，第二部分70的横截面小于第一空腔部分60的平均横截面，并且第二部分70与周向方向凹槽2相通。第二空腔部分70的平均横截面s小于第一空腔部分60的平均横截面S。第一和第二空腔部分6各自的体积用精确的方式确定，以便消弱凹槽中一定频率下的共振，该频率根据道路接触区域中凹槽的长度来确定，而道路接触区域又是轮胎所承载的负荷及其充气压力的函数。“横截面”在这里是指通过所考虑的空腔部分的横向截面的区域。
每一个第一空腔部分60都包括定位在周向方向上且具有封闭端61(即未结束于大气中)的周向方向部分63和具有端部62的倾斜部分；该倾斜部分64的一端由横截面减小且与凹槽2相通的空腔部分70延长。
在该变体中，形成在给定肋条3上的所有空腔60都与共用的周向方向凹槽2相通，并且被设计成当经过道路接触区域时用于限制所述凹槽中的共振现象。
如图2-1所示(描绘了通过图1中的胎面上的线1-1的横截面)的每个空腔60具有截面为圆形的横截面S，其中所述横截面最外面(朝向胎面表面方向)的点65与胎面表面11的距离为D，该距离大于凹槽2的深度H和橡胶块22的高度h之间的差。这样，在胎面的整个使用期内都可以获得防共振的效果。然而，可以规定在磨损大于或等于胎面初始厚度的2/3之后，空腔60显现在胎面表面上。因此，到使用结束时，空腔可以形成新凹槽，或者至少形成新凸纹，它们可用于增加胎面的抓地力。
由第一空腔部分60和第二空腔部分70形成的每个空腔6沿其长度Lc一路由沿径向向外延伸从而出现在胎面表面11的切口80延伸；每个切口80包括起始于该空腔、且与垂直于胎面表面的线成至少为10°的角A、且经过切口80与空腔6的交点的切口部分，使得当所述空腔6经过道路接触区域时，切口80至少在该空腔附近封闭以保持所述空腔的总体积V。切口80的平均宽度优选小于1毫米，更优选小于0.6毫米。由于本发明具有这一重要特征，因此可以提供预选频率下的抗噪效果。
这里显示的第一空腔部分60具有圆形截面，当然也可以使用其他任何形状的横截面。同样，第一变体中显示的所有空腔具有基本上相同的几何特性：所属技术领域的专业人员当然可以优化该空腔的尺寸，以控制因空气在凹槽内运动而产生的噪音，也可以优化其他空腔的尺寸，以控制因空气在其他凹槽内运动而产生的噪音。与凹槽相通的空腔可以通过这样的方式来选择，即其中一些空腔在一个特定的频率下有效，而与同一个凹槽相通的其他空腔在另一个频率下有效。
图2-2显示了沿线II-II通过图1所示的胎面的横截面。在该图中有一个材料壁，它限定了深度为H的凹槽，该凹槽具有高度为h的橡胶块22(限定胎面的法定磨损极限)。第二空腔部分70的开口也与该凹槽相通。第二空腔部分70具有截圆形的横截面s，其面积小于第一空腔部分60的横截面的一半。第二空腔部分朝着胎面表面31的方向由切口80延长，交点由与垂直于胎面表面的线形成角度A的切口部分81表示。在此情况下，空腔6的整个体积Vc(等于第一和第二空腔部分的体积之和)在径向上实际上低于磨损指示器的高度，因此在该变体中，所述体积Vc不受胎面磨损的影响。这使得可以在轮胎的使用寿命内保持相同的空腔体积，以便它在降低凹槽中与共振有关的噪音方面保持有效。
在工业上，也许难以将用于模制切口的倾斜部分的刀片(blade)连接到用于模制空腔的主体上，该主体具有弯曲的外表面；为便于实现，刀片可以被给予与所述主体近似成直角的角度与主体相连的非倾斜的切口部分。如果这么做，空腔总的有用体积Vc还包括切口的非倾斜部分的体积，如图3-1所示。图3-1显示了通过空腔的一个变体的横截面，如图所示，有一个圆形截面部分661，它由非倾斜切口部分662延长高度d。空腔的有用体积在这里包括圆形截面部分661的体积加上非倾斜切口部分662的体积。非倾斜切口部分662由切口80延长，尤其是由形成超过10°的角度A的倾斜部分81延长。图3-2显示了当胎面受到与道路的接触压力时的同一个空腔。在接触压力(由箭头F指示)下，体积为Vc的空腔被隔离，因为延伸所述空腔的倾斜切口部分81封闭，使得所述体积Vc保持恒定。
在图4所示的另一个变体中，空腔包括两个弯曲部分66，形成最佳的胎面占有率。在此情况下，空腔60的第一部分包括两个斜向部分64，64’，位于在周向方向上定向的部分63的任一侧。
在图5所示的本发明的另一变体中，形成在一个肋条上的共振腔是四分之一波长型共振腔。图5中可见三个肋条3，限定出凹槽2’和2″。模制在位于两个凹槽2’和2″之间的肋条3中的是多个总长度为Lc’的空腔60’和多个总长度为Lc″的空腔60″。这些空腔60’和60″贯穿其全长具有恒定的截面。空腔60’与凹槽2’相通，以便消弱产生在凹槽2’中的共振噪音，而空腔60″与另一个凹槽2″相通，以便当轮胎滚动时削弱因空气运动而在凹槽″2中产生的共振噪音。每个空腔60’和60″呈大体细长形，并且形成弯曲，形成一个在纵向上呈细长形的部分和一个垂直于该纵向细长形部分的部分。空腔60’和60″按这样一种方式布置，即占据肋条3内的减小的空间。
图6显示了标记在图5中的线VI-VI上的截面，如图6所示，每个空腔60’和60″分别由切口80’和80″沿径向向新胎面的胎面表面11延长。每个切口80’、80″分别和它下面的空腔60’、60″之间的交点分别用切口部分81’、81″来表示，分别与垂直于胎面表面的线形成角度A’、A″，这些角度至少10°。当轮胎滚动时，以角度A’、A″倾斜的这些切口部分保持着空腔60’、60″的体积。在该例子中，空腔60’和60″具有相同的横截面，但体积不同。
本发明并不局限于描述的和图解的各实施例，在不背离发明范围的情况下，可以做出各种改变。尤其是与凹槽相通的第二空腔部分70可以具有任何形状的截面。每个共振腔可以做成特定的尺寸，尤其是结合胎面材料的变形。其他可能是提供频率按如下方式交错配置的共振腔，以便与例如胎面花纹图案的间距相连。同样，为乘用车设计的轮胎中已经有的设计可以应用于其他任何类型的轮胎，包括为重型车辆设计的轮胎。

Claims (5)

1.一种轮胎，所述轮胎包括胎冠部分，所述胎冠部分在轴向的每一侧由侧壁径向延长，所述胎冠部分包括由嵌入橡胶材料中的多个加强元件构成的加强结构，所述加强结构被胎面径向覆盖，所述胎面具有形成胎面表面(11)的径向向外表面，所述胎面表面设计成当轮胎滚动时与道路接触，所述胎面包括大体沿周向方向定向且深度为H的多个凹槽(2)，这些凹槽(2)限定了沿周向方向布置的多个橡胶元件(3，30)，胎面的至少一个橡胶元件(3，30)包括多个空腔(6)，体积为Vc的每个空腔(6)呈大体细长形、并且总长度为Lc，每个空腔被设计成与大体沿周向方向定向的单个凹槽(2)相通，每个空腔(6)沿其长度Lc一直由切口(80)延伸，所述切口沿径向向外延伸以显现在胎面表面(11)，所述轮胎的特征在于，每个空腔形成四分之一波长共振腔，所述切口(80)包括从所述空腔开始、与垂直于所述胎面表面的线形成至少10°的角度A、并且经过所述切口与所述空腔的交点的切口部分(81)，使得当所述空腔(6)经过道路接触区域时所述切口(80)至少在空腔(6)附近封闭，以便保持所述空腔(6)的总体积Vc。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，至少形成四分之一波长共振腔的空腔(6)包括沿周向方向定向的空腔部分(63)。
3.根据权利要求2所述的轮胎，其特征在于，除了大体平行于周向方向的部分(63)之外，至少形成四分之一波长共振腔的空腔包括大体斜向定向的两个部分(64’，64″)，所述两个部分位于沿周向方向定向的部分(63)的每一侧。
4.根据权利要求1到3任一所述的轮胎，其特征在于，所述切口(80)具有小于0.6毫米的平均宽度。
5.根据权利要求1到4任一所述的轮胎，其特征在于，所述胎面设置有位于至少一个凹槽(2)的底部的磨耗指示器(22)，所述磨耗指示器(22)从凹槽的底部测量的高度为h，并且形成四分之一波长共振腔的每个空腔(6)的横截面最外面的点与所述胎面表面(11)的距离为D，所述距离大于所述凹槽(2)的深度H和所述磨耗指示器(22)的高度h之间的差。
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